基于dsPIC30F4012的冰箱制冷壓縮機控制器系統(tǒng)

1 引言

家用冰箱壓縮機的驅(qū)動電機一般采用單相異步電動機。為了提高冰箱的綜合性能，省電降噪，提高冰箱制冷系統(tǒng)的工作效率，需對壓縮機電機進(jìn)行調(diào)速控制。無刷直流電機BLDC(brushless DC motor)既具有交流電機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護(hù)方便的優(yōu)點，又具有直流電機運行效率高和調(diào)速性能好的優(yōu)點，因此，這里采用dsPIC30F4012 設(shè)計一種用于冰箱制冷壓縮機的無刷直流電機控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)控制方案

該系統(tǒng)設(shè)計采用轉(zhuǎn)速、電流、位置三閉環(huán)控制方案，可獲得良好的控制性能，控制原理如圖1所示。

由于電機啟動時反電勢為零或很小，采用三段式升頻升壓法使電機啟動，這個過程主要由軟件實現(xiàn)，通過給被控電機提供頻率越來越高的驅(qū)動信號，同時不斷提高驅(qū)動信號的占空比，待電機達(dá)到一定速度時再轉(zhuǎn)向白同步運行方式。自同步運行時。單片機通過檢測反電勢過零點確定電機位置，再根據(jù)位置信號改寫 OVDCON(控制寄存器)值，逆變器采用pwm_on調(diào)制方式，即各個功率器件在導(dǎo)通的前60°進(jìn)行PWM調(diào)制，后60°保持恒通的兩兩導(dǎo)通方式。該導(dǎo)通方式繞組利用率高，電機出力最大，平穩(wěn)性最好，且PWM調(diào)制方式控制簡單，無控制死區(qū)，能有效抑制換向轉(zhuǎn)矩脈動，顯著提高電機的運行性能。

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

該系統(tǒng)通過檢測端電壓“過中點”得出轉(zhuǎn)子位置由dsPIC30F4012輸出PWM脈沖方波，經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動相應(yīng)功率管的通斷，實現(xiàn)對電機的正確供電，使得電機正常運行。

3．1 dsPIC30F4012簡介

dsPIC30F4012為Microchip公司一款帶DSP處理能力的高性能16位單片機，其獨特的模塊構(gòu)造和強大存儲性能使得將其運用于無刷電機控制具有一定的優(yōu)勢。dsPIC30F4012具有片內(nèi)的電機專用PWM控制器(MCPWM)；通過編程可產(chǎn)生獨立的、具有相同頻率和工作方式的三相6路 PWM波形，每個引腳驅(qū)動電流達(dá)25 mA，并由RE口直接輸出給驅(qū)動器，且三相互補不重疊。可防止同一橋臂上兩個功率管發(fā)生直通造成短路，該結(jié)構(gòu)大大簡化了產(chǎn)生PWM波形的控制軟件和外部硬件，系統(tǒng)通過一電位器調(diào)節(jié)BLDC轉(zhuǎn)速；電阻對完成端電壓VDC的檢測，VDC／2即為端電壓“過中點”的電壓；電壓反饋通過3個電阻對來實現(xiàn)。

3．2 驅(qū)動電路

驅(qū)動電路如圖2所示。IR2101是IR公司生產(chǎn)的一款高性價比的驅(qū)動器，驅(qū)動效果好且操作簡單。IR2101驅(qū)動器可驅(qū)動一組功率管，整個功率電路只需 3塊即可，這樣不但節(jié)約制造成本，而且還提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。